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c库的rand/random随机数产生函数性能差?

有网文称c标准库的rand/random随机数产生函数性能极差。一直信以为真,但从没做过验证。最近因其他因缘,写了些代码专门验证rand/random的性能。结果大出意料,颠覆之前的成见。

结论如下:

1) rand/random性极佳。在64位机器上,其性能大约比简单自增略低30%(32位的自增比64位性能高出1倍以上)!

2) srand/srandom性能极差极差。绝对不能每次调用rand之前都调用srand。这么做不仅没必要,还会极大降低性能,性能只有调用rand的1%!!!

3) rand文档中提到的实现示例也实际实现存在差别,尤其是srand实现!

4) rand的实现起始就是简单的乘法和取模,简单的随机数实现在性能上几乎无法超越系统自带的标准实现!

5) 网上的东西很多真是不靠谱!!!

下面测试代码,代码在64/32位机器都能运行。

编译命令:g++ -o3 -o test random.cpp

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdint.h>
  3 #include <vector>
  4 #include <algorithm>
  5 
  6 #include <stdlib.h>
  7 #include <math.h>
  8 
  9 #include <sys/time.h>
 10 
 11 
 12 #define NUM_RAND_SEED    100
 13 
 14 
 15 class Random
 16 {
 17     public:
 18         static int srandom(size_t randSeedNum = NUM_RAND_SEED);
 19 
 20         static size_t random();       
 21 
 22     private:
 23         static bool    m_bInit;
 24         static size_t  m_count;
 25         static std::vector<size_t> m_randSeeds;
 26 };
 27 
 28 bool    Random::m_bInit = false;
 29 size_t  Random::m_count = 0;
 30 std::vector<size_t>  Random::m_randSeeds;
 31    
 32 int Random::srandom( size_t randSeedNum )
 33 {
 34     m_randSeeds.clear();
 35     
 36     for(size_t i=0; i< randSeedNum; ++i){
 37         m_randSeeds.push_back( i );
 38     }
 39     
 40     std::random_shuffle(m_randSeeds.begin(), m_randSeeds.end());
 41     m_bInit = true;
 42 
 43     printf("Random::srandom\n");
 44     return 0;
 45 }
 46 
 47 size_t Random::random()
 48 {
 49     if( ! m_bInit ) {
 50         srandom();
 51     }
 52 
 53     static size_t size = m_randSeeds.size();
 54     return 16777619 * m_randSeeds[ m_count ++ % size ];
 55     
 56     //return 16777619 * m_randSeeds[ m_count ++ % NUM_RAND_SEED ];
 57     //return 16777619 * m_randSeeds[ (m_count ++) & 0xffL ];
 58 }
 59 
 60 // 简单随机数
 61 int MyRandom()
 62 {
 63     static struct timeval tv;
 64     static size_t iCount = 0;
 65     
 66     tv.tv_usec += 54321;
 67     if( tv.tv_usec > 1000000){
 68         tv.tv_usec -= 1000000;
 69     }
 70     if( iCount++ % 1000 == 0 ){
 71         gettimeofday(&tv, NULL);
 72     }
 73 
 74     return tv.tv_usec;
 75 }
 76 
 77 // 自增
 78 int Inc()
 79 {
 80     static size_t iCount = 0;
 81     
 82     return iCount++;
 83 }
 84 
 85 //
 86 
 87 struct timeval stStartTv;
 88 
 89 //return past time. uint: us
 90 long PostTime(struct timeval *pstStartTv)
 91 {
 92     struct timeval  stEndTv;
 93     gettimeofday(&stEndTv, NULL);
 94     struct timeval* pstCurrTv = &stEndTv;
 95 
 96     long sec, usec = 0;
 97     sec = pstCurrTv->tv_sec - pstStartTv->tv_sec;
 98     if ((usec = pstCurrTv->tv_usec - pstStartTv->tv_usec) < 0) {
 99         sec--;
100         usec += 1000000;
101     }
102     usec += sec*1000000;
103 
104     return usec;
105 }
106 
107 void LogPastTime(struct timeval *pstStartTv, const char* sStep)
108 {
109     long usec = PostTime(pstStartTv);
110 
111     printf("%s: Past time: %ld ms\n", sStep, usec / 1000);
112 }
113 
114 #define STAT_NUM 100
115 
116 // 自增函数
117 void TestInc(size_t count)
118 {
119     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
120     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
121     printf("Test Inc...\n");
122 
123     for(size_t i=0; i<count; ++i){
124         size_t rand = Inc();
125         arrCount[ rand % STAT_NUM ]++;
126     }
127 
128     printf("Total count: %lu\n", count);
129     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
130         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
131     }
132 
133     LogPastTime(&stStartTv, "Inc");
134     printf("Test Inc.\n");
135 }
136 
137 // 简单自增
138 void TestInc2(size_t count)
139 {
140     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
141     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
142     printf("Test Inc...\n");
143 
144     static size_t icount = 0;
145     for(size_t i=0; i<count; ++i){
146         size_t rand = icount ++;
147         arrCount[ rand % STAT_NUM ]++;
148     }
149 
150     printf("Total count: %lu\n", count);
151     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
152         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
153     }
154 
155     LogPastTime(&stStartTv, "Inc");
156     printf("Test Inc.\n");
157 }
158 
159 // 
160 void TestMyRandom(size_t count)
161 {
162     Random::srandom();  // not cala time
163 
164     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
165     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
166     printf("Test My Random...\n");
167 
168     for(size_t i=0; i<count; ++i){
169         size_t rand = Random::random();
170         arrCount[ rand % STAT_NUM ]++;
171     }
172 
173     printf("Total count: %lu\n", count);
174     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
175         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
176     }
177 
178     LogPastTime(&stStartTv, "MyRandom");
179     printf("Test My Random.\n");
180 }
181 
182 // 简单随机数
183 void TestSimpleRandom(size_t count)
184 {
185     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
186     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
187     printf("Test Simple Random...\n");
188 
189     for(size_t i=0; i<count; ++i){
190         size_t rand = MyRandom();
191         arrCount[ rand % STAT_NUM ]++;
192     }
193 
194     printf("Total count: %lu\n", count);
195     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
196         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
197     }
198 
199     LogPastTime(&stStartTv, "Simple Random");
200     printf("Test Simple Random.\n");
201 }
202 
203 // random
204 void TestRandom(size_t count)
205 { 
206     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
207     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
208     printf("Test Random...\n");
209 
210     for(size_t i=0; i<count; ++i){
211         size_t rand = random();
212         arrCount[ rand % STAT_NUM ]++;
213     }
214 
215     printf("Total count: %lu\n", count);
216     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
217         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
218     }
219 
220     LogPastTime(&stStartTv, "Sys Random");
221     printf("Test Random.\n");
222 }
223 
224 // rand
225 void TestRand(size_t count)
226 { 
227     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
228     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
229     printf("Test Rand...\n");
230 
231     for(size_t i=0; i<count; ++i){
232         size_t r = rand();
233         arrCount[ r % STAT_NUM ]++;
234     }
235 
236     printf("Total count: %lu\n", count);
237     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
238         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
239     }
240 
241     LogPastTime(&stStartTv, "Sys Rand");
242     printf("Test Rand.\n");
243 }
244 
245 // 调用srand 和rand
246 void TestRand2(size_t count)
247 { 
248     gettimeofday(&stStartTv, NULL);
249     size_t arrCount[STAT_NUM] = {0};
250     printf("Test Rand (and srand)...\n");
251 
252     for(size_t i=0; i<count; ++i){
253         srand(i);
254         size_t r = rand();
255         arrCount[ r % STAT_NUM ]++;
256     }
257 
258     printf("Total count: %lu\n", count);
259     for(size_t i=0; i<STAT_NUM; ++i){
260         printf("%lu: count=%lu, ratio=%f\n", i, arrCount[i], arrCount[i] * 1.0 / count);
261     }
262 
263     LogPastTime(&stStartTv, "Sys Rand");
264     printf("Test Rand.\n");
265 }
266 
267 
268 int main(int argc, char** argv)
269 {
270     size_t count = 10000;
271     if( argc > 2){
272         count = strtol(argv[2], NULL, 0);
273     }
274 
275     if( argc < 2){
276         printf("Usage: %s mode [count]\n", argv[0]);
277         exit(0);
278     }
279 
280     int mode = strtol(argv[1], NULL, 0);
281     switch( mode )
282     {
283         case 0:
284             TestInc(count);
285             break;
286 
287         case 1:
288             TestMyRandom(count);
289             break;
290     
291         case 2:
292             TestSimpleRandom(count);
293             break;
294      
295         case 3:
296             TestRandom(count);
297             break;
298  
299         case 4:
300             TestRand(count);
301             break;
302  
303         case 5:
304             TestRand2(count);
305             break;
306   
307         case 6:
308             TestInc2(count);
309             break;
310             
311             
312         default:
313             printf("Unsupport mode: %d\n", mode);
314     }
315 
316     return 0;
317 }

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看看下面的说明就知道啦&#xff1a;修饰符 格式说明 意义 int a1;int b1234;double c1.2345678;printf("%2d\n",a);printf("%2d\n",a);printf("%4d\n",a);printf("%2d\n",b);printf("%2d\n",b);printf("%4d\n",b…

DatagridView自动充满屏幕,并能指定某列宽度

1、要使datagridview正好充满屏幕&#xff0c;设置其AutoSizeColumnsMode属性为fill 2、 同时&#xff0c;我们想要某列宽点&#xff0c;某列窄点&#xff0c;在AutoSizeColumnsMode属性为fill的前提下&#xff0c;设置FillWeight 属性 FillWeight &#xff1a;获取或设置一个值…